仝崇楼 任 飞 赵 静 李春风 李 勇

(①西京学院机械工程学院，陕西 西安 710123；②承德石油高等专科学校工业技术中心，河北 承德067000；③宝鸡机床集团有限公司，陕西 宝鸡721013)

近年来，屏显及触控装备在半导体、计算机、通信、交通运输及医疗器械等领域的应用越来越广泛[1-6]，这就促使了面板的触控灵敏度、可视性与结构等得到提升，从而对触控面板的透光率及表面阻抗提出了更高的要求。

触控面板由表层玻璃与导电玻璃重叠结合而成，通常的结合方式是胶合，即在导电玻璃上涂一层光学胶，再将表层玻璃与之粘合，随后将光学胶固化[7]。若两块玻璃中间的光学胶中混有气泡，因空气的折射率差异会导致画面产生像差，因此光学胶厚度是否均匀尤为重要。

目前点胶系统主要分为接触式和非接触式两大类[8-11]，点胶系统还是以人工操作及自动化机械手臂为主，但为了减少人工操作的不确定因素影响与成本考虑，点胶涂布系统已经向自动化方向发展，使自动化设备渐渐代替了人工操作[12-15]。自动化设备虽然点胶速度高、吐胶路径精准度高，却无法同时兼具高速度及高精度，而且对于点阵式胶点点胶工艺，需要一个胶点滴一次胶，耗时太长，使点胶效率降低无法完全发挥机械自动化的优点。为此，开发高效、高精度的点胶系统是势在必行。

本硏究研发了点阵式点胶机，设计了多喷嘴吐胶系统，并规划了五步式点胶法，按照中密外疏的胶点排列方式进行点胶实验，并分析了气泡形成机理，可有效避免粘合时气泡形成。本技术适用于触控面板的表层玻璃与导电玻璃胶合及LED多晶封装点胶等。

1 点胶系统结构设计

开发点阵式微喷嘴点胶机三维模型如图1所示，点胶机包括底板、立柱、支撑板、喷嘴护板、气缸、载物台、补胶箱和胶泵等几个主要部分。通过电动推杆精确控制胶泵的挤胶量，给点阵式微喷嘴供胶，可一次完成多点点胶。短行程气缸驱动4组直线轴承及精密导柱支撑的载物台，可使载物台快速地平行升降，可使其快速完成点胶工作。

点阵点胶装置平面图如图2所示，为精确定位光学玻璃，载物台上设计一个与待点胶玻璃大小相同的矩形凹槽，使玻璃面板能精确精密定位于载台的凹槽内，利用点阵喷嘴，一次点胶即可完成高密度点胶。点阵喷嘴与喷嘴护板配合形成存储光学胶的密封空间，二者的结合面通过密封圈密封形成整体并安装在支撑板的矩形孔中，玻璃放入点阵喷嘴正下方的载物台的定位凹槽中。光学胶从喷嘴护板正上方的孔中进入，再通过点阵喷嘴挤出，滴在正下方的玻璃板上，形成点阵胶点。

2 点胶实验

利用图3所示自主研发的点阵式点胶系统进行点胶实验，设计的点阵喷嘴为中密外疏分布，喷嘴孔径为φ1 mm，待点胶的玻璃板为尺寸55 mm×100 mm的透光性较好的ITO导电玻璃，光学胶选用杜邦DBA1000光学胶。

图4所示为五步式点胶法动作顺序图，首先将待点胶的玻璃放入载物台的矩形凹槽内，再控制气缸推动载物台上升至距喷嘴3 mm处，然后控制电动推杆推动胶泵挤胶，使光学胶从点阵喷嘴挤出，最后控制电动推杆与气缸同时退回，完成一次点胶工作用时15 s。电动推杆退回过程使光学胶吸回，有效在胶体滴到玻璃板后，快速干净地断胶，从而有利于防止胶体中残存气泡，且使光学胶因表面张力作用出现内凹，不会使多余的胶滴落于玻璃板及载物台上。

图5为喷嘴形状及对应的胶点形貌图，图5a和d分别为Type-1和Type-4喷嘴点出的胶点形貌，从图中可见Type-1和Type-4喷嘴挤出的胶点不是规则的圆形，Type-1喷嘴点出的胶点甚至出现拉丝现象，表明滴胶过程中胶体受到了微孔内的气泡影响导致胶滴四周受力不均匀，从而胶滴下落时发生偏移；图5b和c分别为Type-2和Type-3喷嘴点出的胶点形貌，滴胶位置准确，胶点圆度较好且间距均匀无气泡，只是Type-2喷嘴挤出的胶点偏大，胶量偏多，表明Type-2和Type-3喷嘴的胶滴能垂直准确滴落无气泡干扰。综上，Type-3喷嘴点胶胶点圆度最小且位置准确。

3 气泡形成机理

图6所示为导电玻璃粘合后宏观形貌，左半部分和右半部分分别为Type-1喷嘴和Type-3喷嘴点胶后粘合的导电玻璃宏观形貌，由左半图可见粘合后的两层玻璃中间分布着许多气泡，表明Type-1喷嘴点的胶点不圆以及拉丝导致了两片玻璃粘合时空气没完全排出；右半部粘合的两片导电玻璃中间无气泡，表明Type-3喷嘴点的胶点位置准确、为规则圆形，有利于两片玻璃粘合时气泡排出。

图7为胶点排气通道模型，两片玻璃粘合时，上层玻璃片接触胶点后，在胶点之间会形成排气通道，随着上层玻璃下压，胶点扩展，排气通道内的空气被挤压排出，中密外疏的胶点排列规则有利于玻璃中心空气首先排出，避免玻璃中心空气被密封在内部，这就需要胶点大小一致并且、呈规则的圆形并且不得存在拉丝，否则不规则的胶点会在两片玻璃挤压过程中首先接合，密闭排气通道，导致两片玻璃中出现排不出的气泡。选用的光学胶的折射率一般和玻璃一致，做为显示屏用时不会出现图像失真，如果玻璃中间存在气泡，因气泡折射率与玻璃不一致则会导致图像失真。

4 结语

设计并制作了多点点阵微喷嘴点胶机，并针对开发的4种点胶喷嘴进行点胶实验，并研究了粘合时气泡形成机理，得出绪论如下：

(1)本点胶机能够在15 s内同时完成21个胶点的点胶工作。

(2)Type-3型喷嘴能够保证胶点具有较小的圆度、保证胶点无拉丝。

(3)胶点的圆度越小，越有利于两玻璃片间的胶点受挤压时同步扩大，有利于保证排气通道畅通，从而保证粘合的玻璃片间无气泡滞留。